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    我设计的分馏塔决定采用板式塔中的浮阀塔结构。浮阀塔是20世纪50年代前后开发和应用的,并在石油、化工等工业部门代替了传统使用的泡罩塔,成为当今应用最广泛的塔型之一,并因具有优异的综合性能,在设计和选用塔型时常是被首选的板式塔。浮阀塔具有塔板开孔率大,生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、塔板结构及安装简单,重量轻,制造费用低等优点。
    塔设备的总体结构是由塔体、支座、及附件等主要结构组成。塔体由筒身和上下封头组成。此次设计的精馏塔,塔高37200mm,塔径2200mm,为大型塔设备,为了节省材料,筒身采用等直径的圆筒体形式,上下封头均采用标准椭圆形封头。塔设备为高大直立容器,重量较大,为保证其足够的强度及刚度,采用裙座式支撑,裙座形式有两种,一种是圆筒形裙座,另一种是圆锥型裙座,根据塔径等因素做了考虑,设计中选择了圆筒型裙座。另外附件包括塔盘、人孔、手孔、各种工艺接管、吊柱以及扶梯等。
    因为精馏塔安装在室外,塔体除了承受一定的操作压力、温度外,还要考虑风载荷、地震载荷、偏心载荷等。此外还要满足在试压、运输及吊装时的强度、刚度及稳定性要求。设计时还需对塔设备进行强度、刚度和稳定性的校核计算。再由设计温度,设计压力选择合适的材料;按设计压力计算塔体和封头壁厚;精馏塔的质量载荷计算;风载荷与地震载荷计算、偏心载荷计算;各种载荷引起的轴向应力;塔体水压试验和吊装时的应力校核;地脚螺栓数量及强度计算等。以确保设计的精馏塔的可用性和实用性。
    塔设备设计包括工艺条件和机械条件两方面。本设计是在满足工艺条件的前提下,对塔设备进行结构设计、材料选择、部件设计选用、塔体强度及稳定性计算。

    2 材料选择与结构设计
    2.1塔体设计
    2.1.1圆筒与封头的材料选择
    塔体[3]是塔设备的外壳,由等直径和等壁厚的圆筒和两个封头组成,塔体除满足工艺条件下的强度、刚度外,还应考虑风力、地震、偏心载荷的强度和刚度问题,以及吊装、运输、检验、开停工作等的影响。本设备操作压力为0.54MPa,设计温度为176℃,介质为环氧乙烷。根据该设计条件、材料的焊接性能、加工工艺性能以及经济合理性,在符合GB150.1~150.4-2011《压力容器》、 HG20581-1998《钢制化工容器材料选用规定》、GB 713-1997 《锅炉用钢板》和GB 6654-1996《压力容器用钢板》的规定下,所供选择的主要有Q345R、Q-235、15MnVR和15MnVNR等,经过计算验证并查钢材厚度标准后,使用Q345R型钢板符合现有的钢板厚度标准。
    查标准GB 150.1~150.4-2011《压力容器》得Q345R材料在设计温度176℃下的许用应力 , , 。
    2.1.2圆筒壁厚的计算
    该容器中的焊接采用双面焊对接接头,且焊缝局部无损检测,通过查阅GB 150.1-150.4-2011《压力容器》中相关焊接接头系数的规定可知,双面焊对接接头在局部无损检测时取焊接接头系数 。
    按照GB 150.1-150.4-2011《压力容器》关于压力容器的规定,为防止容器元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄,应考虑腐蚀裕量,具体规定如下:对有腐蚀或磨损的元件,应根据预期的容器寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量;容器各元件受到的腐蚀程度不同时,可采用不同的腐蚀裕量;介质为压缩空气、水蒸汽或水的碳素钢或低合金钢制容器,腐蚀裕量不小于1mm。综合各方面条件本设计腐蚀裕量选取C2=2mm。在设计温度为176℃,设计压力为0.54Mpa,主要受到的是内压的作用。   
    液柱静压力为:
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